本發明涉及一種旋轉型柔性元件物理特性標定測試用實驗平臺，具體涉及一種用于標定旋轉型柔性元件剛度、阻尼特性的實驗測試平臺。

背景技術：

隨著機器人技術的不斷進步，越來越多的機器人走入到人類的生活中。人機共融、人機協作等概念的出現預示著未來機器人技術發展的新方向。同時，新技術的發展對機器人技術領域提出了更高要求：在人與機器人共存于同一環境下，或者人與機器人進行物理性交互過程中，要保證人類身體不受機器人傷害，即要保證人機交互過程的安全性。提高人機物理性交互安全性的措施之一是采用串聯彈性驅動技術。通過在機器人關節減速器輸出端串聯扭簧等旋轉型柔性元件，減小了機器人的輸出阻抗，提高了機器人的安全性。采用該技術的核心問題之一是旋轉型柔性元件的結構設計和剛度、阻尼等物理特性的標定。為了實現穩定可靠的串聯彈性驅動技術，需要設計一種標定測試實驗平臺，該平臺用于標定旋轉型柔性元件的剛度、阻尼等物理特性，為柔性機器人開發提供必要數據。

傳統的機器人關節用柔性元件都采用金屬材質，只具有彈性屬性，沒有阻尼屬性，所以其物理特性標定平臺都只標定其剛度特性，常見的標定平臺有利用重物加載方法和直接標定柔性機器人關節方法。通過繩索鉤掛重物施加扭矩的測試方法，只能實現靜態加載，這種方式只能標定旋轉型柔性元件的靜態剛度，不能測試動態剛度和阻尼特性。當需要標定大剛度柔性元件時，往往需要幾百公斤的砝碼；若將柔性元件集成到機器人關節中標定其物理特性，機器人關節必須集成特制的、價格高昂的扭矩傳感器，同時，扭矩傳感器的微小變形會添加到編碼器測量的轉角中，影響柔性元件的測試精度。

技術實現要素：

本發明為解決傳統的標定平臺有利用重物加載方法和直接標定柔性機器人關節方法，利用重物加載方法只能實現靜態剛度測試，不能測試動態剛度和阻尼特性；直接標定柔性機器人關節方法需要扭矩傳感器，扭矩傳感器的微小變形會影響柔性元件的測試精度的問題，而提出一種用于標定旋轉型柔性元件剛度、阻尼特性的實驗測試平臺。

本發明的用于標定旋轉型柔性元件剛度、阻尼特性的實驗測試平臺，其組成包括驅動組件、扭矩傳感器、動力傳遞組件、工件固定組件、信息記錄組件、底座、主聯軸器和副聯軸器，驅動組件、主聯軸器、扭矩傳感器、副聯軸器、動力傳遞組件、工件固定組件和信息記錄組件依次設置在底座上，主聯軸器的輸入端與驅動組件上的主動軸連接，主聯軸器的輸出端與扭矩傳感器連接，副聯軸器的輸入端與扭矩傳感器連接，副聯軸器的輸出端與動力傳遞組件上的被動軸連接，被動軸的輸出端與信息記錄組件上的編碼器聯軸器連接。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

一、本發明采用的專用柔性元件標定平臺，利用動態特性優良的伺服電機加載，既能實現靜態加載，標定柔性元件的靜態剛度，又能實現動態加載，標定柔性元件的動態剛度和阻尼特性。在加載時，柔性元件受到的扭矩和柔性變形量分別由平臺的扭矩傳感器、光電式編碼器實時測量，數據準確，保證了柔性元件標定精度。

二、本發明設計的實驗平臺采用伺服電機作為動力源，根據使用者要求對待測試的柔性元件進行靜態、動態加載，利用扭矩傳感器、光電式編碼器記錄加載過程中柔性元件受到的加載扭矩和由此產生的彈性變形，進而評估待測試柔性元件的剛度、阻尼等物理特性，為下一步產品應用、結構優化再設計等提供重要數據支持。

三、本發明能應用在其它同類的旋轉型柔性元件的剛度、阻尼等物理特性標定測試中。

四、本發明的所有零部件基于螺釘、螺栓連接，裝配簡單，且易于拆卸。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構立體圖；

圖2是本發明的整體結構主視圖；

圖3是本發明的整體結構主視圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1～圖3說明本實施方式，本實施方式包括驅動組件1、扭矩傳感器2、動力傳遞組件3、工件固定組件4、信息記錄組件5、底座6、主聯軸器7和副聯軸器8，驅動組件1、主聯軸器7、扭矩傳感器2、副聯軸器8、動力傳遞組件3、工件固定組件4和信息記錄組件5依次設置在底座6上，主聯軸器7的輸入端與驅動組件1上的主動軸1-6連接，主聯軸器7的輸出端與扭矩傳感器2連接，副聯軸器8的輸入端與扭矩傳感器2連接，副聯軸器8的輸出端與動力傳遞組件3上的被動軸3-1連接，被動軸3-1的輸出端與信息記錄組件5上的編碼器聯軸器5-1連接。扭矩傳感器2能夠時刻記錄加載過程中柔性元件9收到的扭轉載荷。

具體實施方式二：結合圖3說明本實施方式，本實施方式為驅動組件1包括伺服電機1-1、諧波減速器1-2、減速器電機法蘭1-3、連接墊片1-4、電機支座1-5和主動軸1-6，連接墊片1-4通過螺釘將諧波減速器1-2的波發生器1-2-1固定在伺服電機1-1的電機軸上，伺服電機1-1和諧波減速器1-2通過螺釘、螺栓固定于減速器電機法蘭1-3上，減速器電機法蘭1-3通過螺釘固定于電機座1-5上，主動軸1-6通過螺釘、螺栓固定于諧波減速器1-2的柔輪輸出端上。其它組成及連接關系與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：結合圖3說明本實施方式，本實施方式為動力傳遞組件3包括被動軸3-1、軸承座3-2、兩個軸承3-3、兩個端蓋3-4和兩個平鍵3-5，兩個軸承3-3的內圈分別套在被動軸3-1最粗軸段的兩側，兩個軸承3-3的外圈嵌于軸承座3-2的內孔中，兩個端蓋3-4通過螺釘固定在軸承座3-2的兩端，端蓋3-4用于軸向固定軸承3-3，兩個平鍵3-5嵌于被動軸3-1的兩個鍵槽中。其它組成及連接關系與具體實施方式一或二相同。

具體實施方式四：結合圖1和圖3說明本實施方式，本實施方式為工件固定組件4包括固定支座4-1和連接法蘭4-2，連接法蘭4-2通過螺釘固定在固定支座4-1的輸入端一側，連接法蘭4-2用于安裝待測柔性元件9，固定支座4-1和連接法蘭4-2上設有軸向安裝孔4-3，信息記錄組件5上的編碼器聯軸器5-1設置在軸向安裝孔4-3中，固定支座4-1的輸出端一側設有平面凹槽4-4，平面凹槽4-4用于安裝L型支架5-3。待測試柔性元件9通過連接法蘭4-2連接在固定支座4-1上，當需要測試不同直徑大小柔性元件9時，只需更換配套的連接法蘭4-2，其他零部件無需更換，方便易用，提高了標定測試平臺的通用性。其它組成及連接關系與具體實施方式三相同。

具體實施方式五：結合圖3說明本實施方式，本實施方式的信息記錄組件5包括編碼器聯軸器5-1、光電式編碼器5-2和L型支架5-3，光電式編碼器5-2固定于L型支架5-3上，光電式編碼器5-2上的編碼器軸與編碼器聯軸器5-1連接。光電式編碼器5-2位于平臺末端，光電式編碼器5-2通過編碼器聯軸器5-1直接與被動軸3-1耦合，其被動軸3-1轉動的角度改變值即是待測柔性元件9受力彈性變形值，信息記錄組件5保證了加載過程中數據記錄的準確性。其它組成及連接關系與具體實施方式一、二或四相同。

具體實施方式六：結合圖3說明本實施方式，本實施方式的底座6上設有凹槽軌道6-1，電機座1-5、軸承座3-2和固定支座4-1通過螺釘固裝在凹槽軌道6-1內。其它組成及連接關系與具體實施方式五相同。

本發明的工作原理：

標定實驗臺工作時，伺服電機1-1輸出動力依次經過諧波減速器1-2、主動軸1-6、主聯軸器7、扭矩傳感器2、副聯軸器8、被動軸3-1加載到待測柔性元件9，在加載過程中，扭矩傳感器2、光電式編碼器3-3分別記錄柔性元件受到的扭轉載荷和彈性變形角度值，根據這些數據分析待測試柔性元件9的剛度、阻尼等物理特性，為下一步產品應用、結構優化再設計等提供重要數據支持。